Eficiência da turbina: o que você precisa saber?

O objetivo de possuir e operar um sistema de turbina eólica de tamanho doméstico é gerar eletricidade por qualquer motivo, seja para uso doméstico, lucro ou geração para fins industriais. A geração geral de eletricidade de um sistema de turbina eólica depende de muitos fatores diferentes, muitos dos quais podem ser influenciados por fatores internos e externos do próprio sistema ou de onde o sistema é colocado. Ou seja, importa não apenas a potência nominal de sua turbina, mas a eficiência dessa turbina em extrair a energia do vento e convertê-la em energia elétrica no ponto de consumo. Como exemplo, um gerador de 5kW em uma turbina poderia, devido a ineficiências no sistema, gerar apenas 500W de potência devido a perdas de energia no sistema se gerenciado de forma inadequada. Por isso, é importante caracterizar e compreender as diferentes causas de ineficiência e como elas podem ser combatidas.

Como aproveitar ao máximo o vento

Começaremos da perspectiva do vento e trabalharemos cada uma das ineficiências até chegarmos à eletricidade usada para carregar as baterias em sua casa. Infelizmente você não pode controlar o que o vento está fazendo o tempo todo, então infelizmente não podemos fazer muito sobre sua condição. Vale notar, entretanto, que, geralmente, quanto mais laminar for o fluxo do vento (um nome científico para um fluxo de ar suave) maior será a eficiência da conversão da energia cinética do vento em energia cinética rotacional do vento. pás de turbinas eólicas.

O fluxo turbulento é o oposto. É quando o ar está caótico e gira em torno da imprevisibilidade. Pontos locais dentro do fluxo do vento podem empurrar o vento para trás ou para os lados, causando forças inconsistentes aplicadas às pás da turbina. O controle limitado que você tem sobre o vento que interage com sua turbina é como o ambiente ao redor da turbina afeta as condições de fluxo. Obstruções ao fluxo, como árvores, edifícios ou outras turbinas eólicas, causarão um aumento no fluxo turbulento que atinge a turbina. Portanto, ao instalar sua turbina, você deve tentar colocá-la em uma boa área aberta com o mínimo de obstruções nas proximidades.

Também vale a pena observar a velocidade do vento a que sua turbina estará sujeita em diferentes posições de instalação, pois isso pode variar. O ponto principal que você deve considerar é a altura da sua turbina. Quanto mais alto a turbina estiver instalada, geralmente maiores serão as velocidades do vento. Isso ocorre porque à medida que o vento interage com o solo, ele desacelera, desacelerando o ar logo acima dele, então esse ar diminui o ar acima dele etc. Esse fenômeno é chamado de camada limite em dinâmica de fluidos: uma camada de fluxo próxima a um limite (ar ao solo) que possui um gradiente de velocidade ao longo de sua altura.

Levante ou arraste

A segunda e bastante importante ineficiência quando se trata de sistemas de turbinas eólicas é o limite teórico da quantidade de energia que pode ser extraída do vento por uma determinada pá de turbina. Isso depende predominantemente da forma da pá usada para coletar a energia eólica. Existem vários projetos populares de lâminas de turbina, TESUP em particular emprega lâminas do tipo elevador e tipo arraste em seus projetos.

Um exemplo de lâmina tipo elevador pode ser visto na turbina Magnum 5. A lâmina é moldada de uma maneira conhecida como aerofólio. Esta é a forma de uma asa de avião se você olhar para sua seção transversal. Essa forma produz sustentação quando o vento passa sobre sua superfície exatamente da mesma maneira que uma asa plana. Um bom exemplo de turbina do tipo arrasto é uma turbina TESUP AtlasX. Este tipo de turbina tem uma lâmina em forma de 'C' e depende do vento para 'empurrar' diretamente as lâminas da turbina para girá-las.

O máximo teórico para turbinas do tipo elevador fica em torno de 40% e eu sei que pode parecer baixo à primeira vista, mas a eficiência máxima de qualquer turbina é de apenas 45%! Então realmente não é nada ruim! Turbinas do tipo arrasto tendem a ter menor eficiência em geral. Isto é principalmente devido à construção da turbina. Como duas pás (uma de cada lado da turbina) estão sendo empurradas pelo vento a qualquer momento, uma das pás está trabalhando contra a rotação da turbina (que rude!) o formato C da pá garante mais área de superfície da pá é exposta ao vento e, portanto, uma das pás pega mais vento e é empurrada com mais força, gerando rotação.

Você pode estar pensando oh, isso é lixo, baixa eficiência? Mal vou conseguir energia da minha turbina TESUP! Mas não se preocupe, há uma troca, e uma ótima! As turbinas do tipo arrasto têm uma velocidade de inicialização mais baixa e, portanto, giram com mais frequência do que as turbinas do tipo elevador, muito parecidas com a tartaruga e a lebre da geração de energia! A TESUP trabalha duro para que suas turbinas tenham maior eficiência, projetando cuidadosamente suas pás. Basta olhar para as lâminas redesenhadas do AtlasX! Eles não apenas melhoraram a eficiência da turbina e aumentaram a área de captação de vento, mas também ficaram ótimos!

A necessidade de bons componentes em seu sistema operacional

O obstáculo final entre o vento e sua geração de eletricidade são as ineficiências elétricas. Estes podem e ocorrerão em todos os componentes elétricos, seja no gerador elétrico na turbina ou no menor fio do sistema. Infelizmente, os componentes elétricos tendem a desperdiçar eletricidade através da geração de energia térmica (pense em quando você tocou em um carregador de telefone e estava quente depois de carregar um telefone). Cada etapa necessária em um sistema de turbina eólica para gerar, transmitir e armazenar energia elétrica conterá inerentemente algumas perdas. Claro que essas perdas podem ser reduzidas!

A melhor maneira de obter esse aumento de eficiência eletrônica a um baixo custo é comprar componentes eletrônicos de boa qualidade para o seu sistema. A TESUP pode fornecer controladores de carga, inversores de energia e sistemas de cabeamento adequados e projetados especificamente para turbinas TESUP. Comprar um ou todos esses sistemas para complementar seu sistema de geração de energia baseado em turbina eólica é uma boa maneira de reduzir as perdas em seu sistema e, finalmente, gerar mais energia em geral!

O TESUP espera que este pequeno guia para algumas ineficiências que você possa encontrar tenha sido útil! Espero que agora você esteja um pouco mais bem informado sobre os sistemas de turbinas eólicas e como eles são interessantes!